1化學名稱

化學品中文名稱:氮氣
化學品英文名稱: nitrogen
技術說明書編碼: 33
CAS No.: 7727-37-9
分子式: N2
分子量: 28.01

2成分信息

有害物成分 含量 CAS No.
氮 ≥99.5% 7727-37-9
含量約佔空氣的78%

3危險性

危險性類別:不燃氣體(第二類)
侵入途徑:
健康危害: 空氣中氮氣含量過高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時,患者最初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態不穩,稱之為「氮酩酊」,可進入昏睡或昏迷狀態。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。潛水員深潛時,可發生氮的麻醉作用;若從高壓環境下過快轉入常壓環境,體內會形成氮氣氣泡,壓迫神經、血管或造成徽血管阻塞,發生「減壓病」。
環境危害:
燃爆危險: 本品不燃。

4急救措施

皮膚接觸:氣態 N2無需處理
眼睛接觸: 氣態 N2無需處理
吸入: 迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術。就醫。
食入: 氣態 N2無需處理

5消防措施

危險特性: 若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。
有害燃燒產物: 氮的氧化物,如NO,NO2.
滅火方法: 本品不燃。儘可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束。

6泄漏處理

應急處理: 迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業工作服。儘可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。

7處置儲存

操作注意事項: 密閉操作。密閉操作,提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應急處理設備。
儲存注意事項: 儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。儲區應備有泄漏應急處理設備。

8接觸防護

職業接觸限值
中國MAC(mg/m3): 未制定標準
前蘇聯MAC(mg/m3): 未制定標準
TLVTN: ACGIH 窒息性氣體
TLVWN: 未制定標準
監測方法:
工程式控制制: 密閉操作。提供良好的自然通風條件。
呼吸系統防護: 一般不需特殊防護。當作業場所空氣中氧氣濃度低於18%時,必須佩戴空氣呼吸器、氧氣呼吸器或長管面具。
眼睛防護: 一般不需特殊防護。
身體防護: 穿一般作業工作服。
手防護: 戴一般作業防護手套。
其他防護: 避免高濃度吸入。進入罐、限制性空間或其它高濃度區作業,須有人監護。

9理化特性

化學性質
氮氣分子的分子軌道式為 ,對成鍵有貢獻的是 三對電子,即形成兩個π鍵和一個σ鍵。 對成鍵沒有貢獻,成鍵與反鍵能量近似抵消,它們相當於孤電子對。由於N2分子中存在叄鍵N≡N,所以N2分子具有很大的穩定性,將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中最穩定的。
檢驗方法:
將燃著的Mg條伸入盛有氮氣的集氣瓶,Mg條會繼續燃燒
提取出燃燒剩下的灰燼(白色粉末Mg3N2),加入少量水,產生使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體(氨氣)
反應方程式
3Mg+N2=(條件:點燃)Mg3N2(氮化鎂)
Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3 ↑
由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了NH4離子外,氧化數為0的N2分子在圖中曲線的最低點,這表明相對於其它氧化數的氮的化合物來講,N2是熱力學穩定狀態。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位於HNO3和N2兩點的連線(圖中的虛線)的上方,因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。在圖中唯一的一個比N2分子值低的是NH4+離子。
由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖和N2分子的結構均可以看出,單質N2不活潑,只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨: N2+3H2=高溫高壓催化劑=2NH3
在放電條件下,氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮: N2+O2=放電=2NO
在水力發電很發達的國家,這個反應已用於生產硝酸。
N2與電離勢小,而且其氮化物具有高晶格能的金屬能生成離子型的氮化物。例如:
第IA族的金屬鋰在常溫下就可直接反應:
6Li + N2=== 2 Li3N
第IIA族鹼土金屬Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在熾熱的溫度下作用:
3Ca + N2=== Ca3N2
第IIIA族的硼和鋁要在白熱的溫度才能反應:
2 B + N2=== 2 BN (大分子化合物)
N2與硅和其它族元素的單質一般要在高於1473K的溫度下才能反應。第IA族的金屬除上述的鋰外都不直接和氮氣發生反應,但可用間接的方法得到這些金屬元素的氮化物。
氮的製備
單質氮一般是由液態空氣的分餾而製得的,常以1.5210Mpa的壓力把氮氣裝在氣體鋼瓶中運輸和使用。一般鋼瓶中氮氣的純度約99.7% 。
實驗室中製備少量氮氣的基本原理是用適當的氧化劑將氨或銨鹽氧化,最常用的是如下幾種方法:
⑴加熱亞硝酸銨的溶液:
NH4NO2(aq.)==△==N2↑+H20
⑵亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用:
NH4Cl(飽和) + NaNO2(飽和) === NaCl + 2 H2O + N2↑
⑶將氨通過紅熱的氧化銅:
2 NH3+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2↑
⑷氨與溴水反應:
8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑
⑸重鉻酸銨加熱分解:
(NH4)2Cr2O7(s)==△==N2↑+Cr2O3+4H2O
氮的用途
氮主要用於合成氨,由此製造化肥、硝酸和炸藥等,氨還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。由於氮的化學惰性,常用作保護氣體。以防止某些物體暴露於空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長期保存。液氨還可用作深度冷凍劑。
氮的成鍵特徵和價鍵結構
由於單質N2在常況下異常穩定,人們常誤認為氮是一種化學性質不活潑的元素。實際上相反,元素氮有很高的化學活性。N的電負性(3.04)僅次於F和O,說明它能和其它元素形成較強的鍵。另外單質N2分子的穩定性恰好說明N原子的活潑性。問題是目前人們還沒有找到在常溫常壓下能使N2分子活化的最優條件。但在自然界中,植物根瘤上的一些細菌卻能夠在常溫常壓的低能量條件下,把空氣中的N2轉化為氮化合物,作為肥料供作物生長使用。所以固氮的研究一直是一個重要的科學研究課題。因此我們有必要詳細了解氮的成鍵特性和價鍵結構。
N原子的價電子層結構為2s2p3,即有3個成單電子和一對孤電子對,以此為基礎,在形成化合物時,可生成如下三種鍵型:
1.形成離子鍵
2.形成共價鍵
3.形成配位鍵
形成離子鍵
N原子有較高的電負性(3.04),它同電負性較低的金屬,如Li(電負性0.98)、Ca(電負性1.00)、Mg(電負性1.31)等形成二元氮化物時,能夠獲得3個電子而形成N3-離子。
N2+ 6 Li == 2 Li3N
N2+ 3 Ca == Ca3N2
N2+ 3 Mg == Mg3N2
N3-離子的負電荷較高,半徑較大(171pm),遇到水分子會強烈水解,因此的離子型化合物只能存在於干態,不會有N3-的水合離子。
形成共價鍵
N原子同電負性較高的非金屬形成化合物時,形成如下幾種共價鍵:
⑴N原子採取sp3雜化態,形成三個共價鍵,保留一對孤電子對,分子構型為三角錐型,例如NH3、NF3、NCl3等。
若形成四個共價單鍵,則分子構型為正四面體型,例如NH4+離子。
⑵N原子採取sp2雜化態,形成2個共價鍵和一個鍵,並保留有一對孤電子對,分子構型為角形,例如Cl—N=O 。(N原子與Cl 原子形成一個σ 鍵和一個π鍵,N原子上的一對孤電子對使分子成為角形。)
若沒有孤電子對時,則分子構型為三角形,例如HNO3分子或NO3-離子。硝酸分子中N原子分別與三個O原子形成三個σ鍵,它的π軌道上的一對電子和兩個O原子的成單π電子形成一個三中心四電子的不定域π鍵。在硝酸根離子中,三個O原子和中心N原子之間形成一個四中心六電子的不定域大π鍵。
這種結構使硝酸中N原子的表觀氧化數為+5,由於存在大π鍵,硝酸鹽在常況下是足夠穩定的。
⑶N原子採取sp 雜化,形成一個共價叄鍵,並保留有一對孤電子對,分子構型為直線形,例如N2分子和CN-中N原子的結構。
形成配位鍵
N原子在形成單質或化合物時,常保留有孤電子對,因此這樣的單質或化合物便可作為電子對給予體,向金屬離子配位。例如[Cu(NH3)4]2+。
穩定性:較穩定
禁配物:無資料
避免接觸的條件:無資料
聚合危害: 無資料
分解產物: 單質,不分解

10毒理學

急性毒性:LD50迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術。就醫。
LD50:在毒理學中,半數致死量(median lethal dose),簡稱LD50(即Lethal Dose, 50'),是描述有毒物質或輻射的毒性的常用指標。按照醫學主題詞表(MeSH)的定義,LD50是指能殺死一半試驗總體之有害物質、有毒物質或遊離輻射的劑量。這測試最先由J.W. Trevan於1927年發明。
亞急性和慢性毒性:無
刺激性:無
致敏性:無
致突變性:不明
致畸性:無
致癌性:無

11生態學

生態毒理毒性:
生物降解性:
非生物降解性:
生物富集或生物積累性:
其它有害作用: 無資料。
第十三部分:廢棄處置
廢棄物性質:
廢棄處置方法: 處置前應參閱國家和地方有關法規。廢氣直接排入大氣。
廢棄注意事項:

12運輸信息

危險貨物編號: 22005
UN編號: 1066
包裝標誌:
包裝類別: O53
包裝方法: 鋼質氣瓶;安瓿瓶外普通木箱。
運輸注意事項: 採用剛瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,並應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,並用三角木墊卡牢,防止滾動。嚴禁與易燃物或可燃物等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝晒。鐵路運輸時要禁止溜放。

13法規信息

法規信息 化學危險物品安全管理條例 ,化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發[1992] 677號),工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號)等法規,針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定;常用危險化學品的分類及標誌 (GB 13690-92)將該物質劃為第2.2 類不燃氣體。其它法規:工業用氣態氮 (GB3864-83)。

14其他資料

「NO NUCLEAR」(非核武器)的縮寫,但威力卻能達到小型戰術核武器的程度。
其爆炸的高溫可以瞬間熔化任何物質,連A.T.FIELD都無法完全防禦
N2匯流排
在樓宇自控中使用的控制線,如江森自控的Metasys N2匯流排,
可支持Metasys N1 網和Metasys BACnet網;
N2網聯接網路控制器和現場監控設備;
使用RS/485協議,主從協議;
支持大約100個現場設備;
如果管理網路採用BACnet協議, N2匯流排支持大約50個現場設備(N30網路控制器) ;
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